超級鐵素體不銹鋼產生于20世紀70~80年代,當時工業發展急需能適應各種水質條件的換熱器材料,尤其是以海水為冷卻介質的電廠表面冷凝器。為此,許多國家開發了高鉻鉬的超級鐵素體不銹鋼,即鉻:>25%、鉬:>2%,其耐點蝕和耐縫隙腐蝕的性能遠優于常規鐵素體不銹鋼,相當于超級奧氏體不銹鋼,其耐點蝕指數PREN(wc+3.3wmo)≥35,最高可達40以上。表9.31為已商業化的超級鐵素體不銹鋼的化學成分。
超級鐵(tie)素(su)(su)體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼按碳、氮含量的不(bu)同(tong),可(ke)(ke)區(qu)分為高(gao)(gao)純(chun)和(he)一(yi)(yi)(yi)般(ban)純(chun)度兩類。前(qian)者碳:≤0.01%、氮:≤0.015%、碳+氮:≤0.01%;后者采(cai)用(yong)加入Ti、Nb穩定化措施(shi)以防止(zhi)敏化后耐(nai)蝕性降低(di)。高(gao)(gao)純(chun)超級鐵(tie)素(su)(su)體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼性能好,但生產(chan)成(cheng)本偏高(gao)(gao),除在特殊情(qing)況下一(yi)(yi)(yi)般(ban)不(bu)被(bei)采(cai)用(yong);一(yi)(yi)(yi)般(ban)純(chun)度并加人穩定化元(yuan)素(su)(su)一(yi)(yi)(yi)類,可(ke)(ke)采(cai)用(yong)通(tong)用(yong)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼裝備進行生產(chan),其性能亦可(ke)(ke)達到高(gao)(gao)純(chun)度類的水平,因此采(cai)用(yong)較多(duo)。GB/T 4237-2015和(he)GB/T 3080-2015納入了4個超級鐵(tie)素(su)(su)體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(見表9.6)。
由于電力行業使用鐵素體不銹鋼制作熱交換器和冷凝器用不銹鋼焊(han)管日益增多,以替代銅材、鈦合金,我國制定了GB/T 30066-2013《熱交換器和冷凝器用鐵素體不(bu)銹鋼(gang)焊(han)接鋼(gang)管》,共列入了23個牌號,其中低鉻類5個、中鉻類6個、高鉻類4個,其余8個為超級鐵素體不銹鋼,超級鐵素體不銹鋼用于氯離子濃度高的海水等介質。外徑不大于60mm、壁厚不大于2.7mm時,鋼管應以冷軋鋼帶為原料,采用不添加填充金屬的自動焊接方法制造。
GB/T 30066-2013中列人的8個超級鐵素體不銹鋼牌號為008Cr27Mo、022Cr27Ni2Mo4NbTi、022Cr29Mo4NbTi、008Cr30Mo2、019Cr25Mo4Ni4NbTi、008Cr29Mo4、008Cr29Mo4Ni2、012Cr28Ni4Mo2Nb。前面4個牌號亦列入了GB/T 3280-2015,其化學成分見表9.6,但略有差異,主要是對S、P、的要求更為嚴格。其余的4個牌號:019Cr25Mo4Ni4NbTi即瑞典的25Cr-4Mo(Monit)鋼,008Cr29Mo4 即美國的29Cr-4Mo(S44700)鋼,008Cr29Mo4Ni2 即美國的AL29-4-2(S44800)鋼,012Cr28Ni4Mo2Nb即德國的X1CrNiMoNb28-4-2鋼,這些鋼的化學成分見表9.31。
Cr、Mo復合(he)(he)合(he)(he)金(jin)化是超(chao)級鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)的(de)合(he)(he)金(jin)化特點,Strecher于1974年公布的(de)Cr、Mo含(han)量與鋼(gang)的(de)耐(nai)點蝕、耐(nai)縫隙腐(fu)蝕、耐(nai)應力腐(fu)蝕之間的(de)關系曲線,是超(chao)級鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)發展的(de)基礎。為(wei)了能滿(man)足所規定(ding)的(de)3種腐(fu)蝕條件,鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)中的(de)Cr、Mo含(han)量需(xu)恰當(dang)配比(bi),當(dang)wc在25%~32%范圍內,隨(sui)Cr含(han)量的(de)提高,為(wei)滿(man)足對(dui)耐(nai)蝕性(xing)(xing)的(de)要(yao)求,所需(xu)加入的(de)Mo含(han)量隨(sui)之下降。此外,還應考慮Cr、Mo對(dui)脆(cui)性(xing)(xing)和韌脆(cui)轉變溫(wen)度的(de)影響,過高的(de)Cr、Mo含(han)量將加劇脆(cui)性(xing)(xing)相的(de)析出和升高韌脆(cui)轉變溫(wen)度。因此,超(chao)級鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)中的(de)Cr、Mo均限(xian)制在一定(ding)范圍之內,形成了25Cr-4Mo、27Cr-4Mo、28Cr-2Mo、29Cr-4Mo、30Cr-2Mo等類(lei)型的(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)。
這類鋼(gang)鉻、鉬(mu)含量高,在600~950℃加熱(re)和停(ting)留,極(ji)易析出σ、X、Laves等(deng)相,嚴重惡化鋼(gang)的性能。因此,在高溫(wen)(wen)加熱(re)進行熱(re)處理(li)時,保溫(wen)(wen)后需急冷,焊后也要求(qiu)快速冷卻。
鐵素體不銹鋼(gang)的韌脆轉變溫(wen)度過高是(shi)影響(xiang)其應用的一個重要因素,可以通過控制C、N含量,熱(re)處理(li)時采用快速冷卻和減小截面尺寸予以解決(jue)。